Lab. Flotabilidad

La flotabilidad es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro de un fluido. Este flota basicamente por el aire almacenado en el cuerpo.
Se dice que un cuerpo está en flotación cuando permanece suspendido en un entorno líquido o gaseoso, es decir en un fluido. "Un objeto flotará sobre un fluido (ambos bajo el efecto de la fuerza de una gravedad dominante) siempre que el número departículas que componen el objeto sea menor al número de partículas del fluido desplazadas".
La flotabilidad de un cuerpo dentro de un fluido estará determinada por las diferentes fuerzas que actúen sobre el mismo y el sentido de las mismas. La flotabilidad es positiva cuando el cuerpo tienda a ascender dentro del fluido, es negativa cuando el cuerpo tiende a descender dentro del fluido, y es neutra cuandose mantiene en suspensión dentro del fluido. La flotabilidad viene establecida por el Principio de Arquímedes, y si el cuerpo fuera de naturaleza compresible su flotabilidad se verá modificada al variar su volumen según la Ley de Boyle-Mariotte.
El cálculo y modificación de la capacidad de flotación de un cuerpo tiene importantes aplicaciones en la vida cotidiana como pueden ser:
Diseño denaves: barcos, submarinos.
Diseño de aerostatos: globo, zepelines.
FLOTABILIDAD.- Un cuerpo que se encuentre en un fluido, ya sea flotando o sumergido, es empujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido desplazado. La fuerza boyante ( o flotante ) actúa verticalmente hacia arriba a través del centroide del volumen desplazado y se le puede definir de manera matemática mediante elprincipio de Arquimides, según lo presentamos a
continuación:
Fb = f x Vd
Fb = Fuerza boyante.
f = Peso especifico del fluido.
Vd = Volumen desplazado del fluido.
Cuando un cuerpo flota libremente, desplaza un volumen suficiente de fluido para equilibrar justo su propio peso. El análisis de problemas que tratan sobre flotabilidad requiere la aplicación de la ecuación de equilibrio estático en ladirección vertical Fv = 0.

ESTABILIDAD DE LOS CUERPOS EN UN FLUIDO.- Un cuerpo en un fluido es considera-
do estable si regresa a su posición original después de habérsele girado un poco alrededor de un eje horizontal. Las condiciones para la estabilidad son diferentes, dependiendo de que si el cuerpo esta completamente sumergido o se encuentra flotando.
ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES: Enla parte (a) de la figura el cuerpo flotante esta en su orientación de equilibrio y el centro de gravedad (cg) se encuentra por encima del cen-
tro de flotabilidad (cb). a la recta vertical que pasa por estos dos puntos se le conoce como eje vertical del cuerpo. En la figura (b) se muestra que si se gira el cuerpo ligeramente con respecto a un eje horizontal, el centro de flotabilidad sedesplaza a una nueva posición debido a que la geo-
metria del volumen desplazado se ha modificado. La fuerza boyante y el peso ahora producen un par de rectificación que tiende a regresar al cuerpo a su orientación original. Asi pues el cuerpo es estable.
Con el fin de establecer la condición de estabilidad de un cuerpo flotante definir un nuevo termino
El metacentro (mc) se define como el punto deintersección del eje vertical de un cuerpo cuando se encuentra en su posición de equilibrio y la recta vertical que pasa por la nueva posición del centro de flotabilidad cuando el cuerpo es girado ligeramente.
Un cuerpo flotante es estable si su centro de gravedad esta por debajo del metacentro.
Es posible determinar analíticamente si un cuerpo flotante es estable, mediante el calculo de la po-sicion del metacentro . La distancia del metacentro al centro de flotabilidad se denota con MB y se calcula a partir de la ecuación:
MB = I / Vd
En esta ecuación Vd es el volumen desplazado de fluido ³ I es el mínimo momento de inercia de una sección horizontal del cuerpo, tomada en la superficie del fluido.
Si la distancia MB coloca al metacentro por encima del centro de gravedad el cuerpo...